Problema 105-1    Fonte:  Adaptado do Exemplo 3-2 - página 177 - CHAPMAN, Sthephen J. -    Livro: Fundamentos de Máquinas Elétricas - 5ª Edição - Ed. McGraw-Hill - 2013.

Vamos supor um gerador simples de dois polos. O campo indução magnético do rotor, B_R, vale 0,2 T e a velocidade de rotação mecânica do eixo é 3.600 rpm. O diâmetro do estator da máquina tem 0,5 m, o comprimento de sua bobina é 0,3 m e há 15 espiras por bobina. A máquina está ligada em Y. Pergunta-se:

a) Quais são as três tensões de fase do gerador em função do tempo?

b) Qual é a tensão de fase eficaz desse gerador?

c) Qual é a tensão eficaz nos terminais desse gerador?

Problema 105-2    Fonte:  Adaptado do Exemplo 7-7 - página 432 - GURU, Bagh S. & HIZIROGLU, Huseyin R.    Livro: Electric Machinery and Transformers - 3ª Edição - Ed. Oxford University Press - 2001.

Um gerador síncrono trifásico de 9 kVA, na configuração estrela, opera em 220 V, 60 Hz a 1.200 rpm e possui uma resistência de campo igual a 4,5 Ω. A impedância do enrolamento de armadura é 0,3 + j 5 Ω / fase. Quando o gerador opera em potência nominal com FP = 0,8 atrasado a corrente de campo é de 5 A. As perdas rotacionais é de 500 W. Determine:

a) a regulação de tensão;

b) a eficiência do gerador;

c) o torque aplicado pela máquina motriz.

Problema 105-3    Fonte:  Adaptado do Exemplo 6.3 - página 307 - SEN, P. C. -    Livro: Principles of Electric Machines and Power Eletronics - 3ª Edição - Ed. Wilei - 2014.

Um gerador síncrono trifásico de 5 kVA, na configuração estrela, opera em 208V, 60 Hz e possui uma resistência de armadura desprezível. A reatância do enrolamento de armadura é 8 Ω / fase.

a) Determine a tensão FEM e o ângulo de potência do gerador quando ele opera na potência nominal com FP = 0,8 atrasado.

b) Se a corrente do campo é aumentada em 20%, sem alteração de potência da máquina motriz, encontre a corrente de armadura, o fator de potência e a potência reativa na máquina.

c) Com a corrente de campo do item a, a potência da máquina motriz é aumentada lentamente. Qual é a estabilidade limite? Quais são os valores correspondentes da corrente de armadura, do fator de potência e a potência reativa para máxima potência nessa condição.

Problema 105-4    Fonte:  Adaptado do Exemplo 6.16 - página 557 - SHADEV, S. K. -    Livro: Electrical Machines - 1ª Edição - Ed. Cambridge University Press - 2018.

Um gerador síncrono monofásico de 60 kVA opera em 220V, 60 Hz e possui uma resistência de armadura desprezível. A reatância do enrolamento de armadura é 0,07 Ω. Quando o alternador fornece corrente nominal para uma carga com FP = 0,7 atrasado, encontre:

a) a tensão induzida na armadura, E_A;

b) o ângulo de torque, δ.

Problema 105-5    Fonte:  Adaptado do Exemplo 6.19 - página 559 - SHADEV, S. K. -    Livro: Electrical Machines - 1ª Edição - Ed. Cambridge University Press - 2018.

Um gerador síncrono trifásico conectado em estrela possui uma resistência de armadura 0,1 Ω / fase. Quando em circuito aberto, a tensão de linha é 173,3 V. Quando em curto-circuito, a corrente é de 200 A. O objetivo é manter uma tensão de linha igual a 400 V quando o gerador alimenta uma carga que consome 100 A. Encontre

a) a tensão induzida na armadura, E_A, quando FP = 0,8 atrasado;

b) a tensão induzida na armadura, E_A, quando FP = 0,75 adiantado.

Problema 105-6    Fonte:  Problema elaborado pelo autor do site.

Um gerador síncrono trifásico de 200 kVA, conectado em estrela, apresenta uma tensão de linha em circuito aberto igual a 2.300 V. A resistência média DC de armadura medida entre duas linhas é de R_dc = 0,4 Ω. Quando em curto-circuito, o gerador apresenta uma corrente de 80 A. Encontre:

a) a reatância síncrona por fase do gerador;

b) a corrente nominal do gerador;

Problema 105-7    Fonte:  Problema elaborado pelo autor do site.

Um gerador síncrono trifásico conectado em estrela, 25 kVA, 60 Hz, operando com tensão terminal de linha igual a 440 V, possui uma resistência de armadura 0,4 Ω / fase e reatância síncrona de 1,9 Ω / fase. Admita o gerador operando com carga nominal e FP = 0,85 atrasado. Encontre:

a) a corrente nominal;

b) a potência real entregue pelo gerador à carga;

c) o ângulo de torque, δ;

d) a regulação de tensão do gerador.

Problema 105-8    Fonte:  Adaptado do Exemplo 5.14 - página 471 - BHATTACHARYA, S. K. -    Livro: Electrical Machines - 4ª Edição - Ed. McGrawHill Education - 2014.

Um gerador síncrono trifásico conectado em estrela, 1.500 kVA, 60 Hz, operando com tensão terminal de linha igual a 6.000 V, possui uma resistência de armadura de 0,4 Ω / fase e reatância síncrona de 6 Ω / fase.

a) calcule a tensão induzida para carga nominal com FP = 0,80 atrasado ;

b) mantendo-se a excitação constante, encontre a tensão terminal para carga nominal com FP = 0,80 adiantado ;